[发明专利]用于分析呼吸气体的设备、配置和方法

说明书

技术领域

本公开大体涉及用于分析用于对象呼吸的沿呼吸管道流动的呼吸气体的设备和方法。液体粒子连续地或取决于呼吸循环的阶段不时地(at times)递送到呼吸气体中。此外，本公开涉及对应的配置。

背景技术

潮气量(TV)是在单次呼吸中吸入或带入到肺中的空气量。TV取决于患者的性别、尺寸、身高、年龄和健康状况等，但是一般而言，TV还随着患者的尺寸减小而减小。在平均健康的成人中，TV为大约400-600ml，然而在体重为3.5-4kg且身长为50cm的平均健康的新生儿中，TV为大约25-50ml。另一方面，在体重仅500克的平均早产儿中，TV仅为大约2-3.5ml。较小患者的TV很难测量，但是其可估计为4-7ml/kg，采用一般经验法则来估计人肺的TV。实际上，患有肺部系统缺陷的患者的TV通常比估计值(approximation gives)小得多。

呼吸速率(RR)取决于患者的性别、尺寸、身高、年龄和健康状况等，但是一般而言，RR随着患者的尺寸减小而增大。在平均健康的成人中，RR为大约10-20次呼吸/分钟，然而新生儿的RR可超过高达150次呼吸/分钟。

当患者利用常规呼吸机机械地换气时，气管内管放置到气管内以使其经过口腔或鼻腔和喉。气管内管的另一端部通过鲁尔型连接器连接于呼吸回路Y-件(Y-piece)。如果利用主流或测流气体分析仪对患者进行气体监控，则用于对通过气体分析仪分析的呼吸气体取样的气道适配器通常连接在气管内管与呼吸回路Y-件连接器之间。在吸入期间，包括较高氧(O₂)浓度的新鲜呼吸气体通过呼吸回路Y-件的吸入支管、气道适配器、气管内管和它们的连接器流入患者的肺，接着流向气管、支气管、小支气管(bronchi)、细支气管并且最终到达肺深处的肺泡，在该肺泡中，所有气体交换实际发生。在肺泡周围的微小血管中流动的血液的血红蛋白中的二氧化碳(CO₂)分子被穿过肺泡的薄壁的新鲜呼吸气体中的O₂分子取代。O₂分子在血红蛋白中就位，然而CO₂分子通过与在吸入期间进入的新鲜气体相同的路径在用过的呼出呼吸气体内从患者流出。因此，通过气体分析仪测量的呼吸气体的气体浓度在一定程度上与血液中的气体浓度成比例。

Y-件的吸入和呼出支管的交点与患者的口或鼻(口腔和鼻腔的起点)之间的空间中的体积被称为机械死体积或死空间，然而患者的口或鼻与肺泡的入口之间的空间中的体积被称为解剖死体积。肺由于某些原因而受伤或受损且不参与气体交换的部分更具体地被称为物理死体积。明显的是，当用过的呼吸气体在呼出期间通过呼出支管从患者的肺流出时，较新的用过气体的部分离开肺部系统以及呼吸回路的患者侧，但是保留在机械死体积和解剖死体积中。接着，当新鲜气体通过吸入支管吸入到肺中时，已经在解剖死体积和机械死体积中的用过的气体先于新鲜气体流入肺。用过的气体取决于死体积与TV的比率充满肺泡中的一些或全部或者至少与新鲜气体相混，从而降低肺中的O₂的浓度并提高肺中的CO₂的浓度，这进而减少肺泡中的气体交换。这意味着，死空间越大，在吸入期间回流到患者的肺并使肺泡中的气体交换恶化的、具有低O₂浓度和高CO₂浓度的用过的气体的体积就越大。换言之，如果总死体积大于TV或与TV一样大，则患者将不将任何新鲜气体吸入肺中，而是反复呼吸死体积中的用过的气体。实际上，气体的扩散对死体积上面的气体交换帮助较小，尤其是当发展为诸如高频换气的某些气体运动时，但是肺泡中的总气体交换将无论如何是致命的或危险地贫乏的。

解剖死体积几乎不可能减小，而是其与患者的尺寸和身体状态成比例。机械死体积取决于呼吸回路设计、呼吸回路管道的内径、连接器和附加的附件，诸如与侧流和主流气体分析仪一起使用的气道适配器。明显地，最佳的是，如同正常呼吸一样，机械死空间为零。也明显的是，机械死体积对于具有较小TV的较小患者或患有减小TV的气压伤等的患者而言是更关键的。